1、全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气389600MW 发电机定子铁芯边端松动磨损故障的处理杨永红（浙江省玉环县华能玉环电厂生产部 浙江省 玉环 317600）【摘 要】广东沿海某火电厂发电机为某汽轮发电机厂生产制造的 600MW 优化型水氢氢冷汽轮发电机，机组型号为 QFSN-600-2，2004 年 4 月并网发电。2007 年 12 月机组停机小修，发电机抽转子检查，发现定子汽励两端边端齿压板处的阶梯齿铁芯存在松动和磨损的情况，通风孔工字钢缺少 3 片。针对铁芯松动、磨损较轻的实际情况，经多方分析研究，确定了现场处理方案，由设备生产厂家在现场进行了修复处理，处理后经
2、各项试验合格，投运后至今运行正常，再未发生定子铁芯边端松动及磨损的情况。【关键词】发电机 定子 铁芯 松动 修复0 引言广东沿海某火电厂发电机为某汽轮发电机厂生产制造的 600MW 优化型水氢氢冷汽轮发电机，机组型号为 QFSN-600-2，于 2004 年 4 月并网发电。2006 年 7 月进行第一次大修，发现发电机定子铁芯汽励两端硅钢片齿部发生严重的片间松动磨损和断齿现象，现场无法修复，更换了发电机定子。2007 年 12 月进行小修，抽转子检查，发现定子汽励两端边端齿压板处的阶梯齿铁芯存在一定程度的松动和磨损现象，通风孔工字钢铜齿条缺少 3 片。定子铁芯损坏特征与 2006 年 7 月
3、大修时的情形基本相同，只是磨损程度较轻。经多名专家 1与设备制造厂的分析讨论，确定了现场修复处理方案，在松动及磨损的铁芯硅钢片之间楔入 F 级环氧酚醛玻璃布板斜楔，用环氧酚醛玻璃布板配制工字形通风齿条替代断裂的通风孔工字钢，然后对定子铁芯进行紧量检测。发电机处理完毕经各项试验合格，投运后运行正常，于 2009 年 1 月份小修时发电机抽转子检查，定子铁芯端部再未发生松动及磨损的情况。1 发电机修前运行情况该发电机在 2006 年 8 月大修时更换了新定子，于 2006 年 8 月 29 日投运，2006 年 12 月 24 日至 2006 年 12 月 31 日停机 7 天，累计运行 472
4、天，其中 2006 年 12 月 31 日至 2007 年 12 月小修时已连续运行 328 天。发电机运行期间，各运行参数正常，发电机两套监测装置（绝缘过热监测装置及无线射频装置）没有发生过报警现象。运行实例数据如下：2007.6.23 17：00，负荷 599.74MW，定子线棒最高温度：42 槽层间温度为 66.4，线棒最低温度：22 槽层间温度为 63.7；定子铁芯最高温度：铁芯 38 至 39 号槽齿部温度为 86.14，各数据全部在合格范围内，无明显异常。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气3902 故障检查情况说明2.1 发电机励端密封瓦漏油严重，进入发电
5、机内的密封油随着高速循环的氢气流动，发电机内各部件表面粘附一层油污，定子底部有较多积油。2.2 发现汽励两端定子边端齿压板处的阶梯齿铁芯存在松动的现象，用手挤铁心硅钢片，可明显发现位移并从硅钢片间挤出黑色油泥，具体情况如下：汽端的第 1-2、4-5、12-13、14-15、35-36、1-42 槽之间共 6 处的定子边端齿压板处第一段阶梯铁芯存在微量的松动，并且铁芯的齿表面有黑色油泥；汽端 31-35 槽之间共 4 处定子边端齿压板处第二段阶梯铁芯存在微量的松动；励端的第 1-2、2-3、3-4、5-6、6-7、7-8、8-9、9-10、13-14、14-15、16-17、17-18、18-1
6、9、19-20、20-21、21-22、22-23、24-25、25-26、26-27、27-28、28-29、29-30、30-31、31-32、32-33、33-34、34-35、35-36、36-37、37-38、38-39、39-40、40-41、41-42、42-1 槽之间共 36 处的定子边端齿压板处第一段阶梯铁芯存在明显的松动，并且铁芯齿上存在黑色的油泥；励端 8-9、14-15、17-18、20-21、30-31、32-33 槽之间共 6 处的定子边端齿压板处第二段阶梯铁芯存在微量的松动。 （见图 1、图 2）： （图 1） （图 2）2.3 励端第 1 与 42 槽间、第 2
7、9 与 30 槽、第 41 与 42 槽间的定子边端齿压板处阶梯铁芯通风孔工字钢缺少一片（见图 3） 。（图 3）边端铁心表面有黑色泥状物质 边端齿压板处阶梯铁芯通风孔工字钢缺少一片边端齿压板处阶梯铁芯通风孔工字钢缺少一片用 手 推 挤 ， 硅 钢片 间 渗 出 黑 色 油泥 励 端 第 二 段 铁 芯 部分 片 间 可 用 0.25mm塞 尺 塞 入 30mm全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气3913 故障原因分析3.1 定子铁芯端部压指与定子边端齿区第一、二段阶梯铁芯齿由于铁芯端面存在不平整度、压力不均匀现象，容易引起运行中第一、二段阶梯铁芯在紧力小的地方受到倍频
8、交变电磁力的作用发生松动、磨损，与运行中漏入发电机内部的润滑油结合产生黑色油泥，叠片振幅逐步增大，导致叠片磨损加剧。阶梯铁芯第一、二段通风槽支撑铜齿条由于失去压紧力，因振动在铆接点处疲劳断裂。3.2 定子边端铁芯第一段边齿较薄，通风槽支撑铜齿条较细，在铁芯收紧过程中容易使边端铁芯端面产生张口。3.3 定子边端铁芯是粘结热压形成整体刚性的，在制造厂很难对粘结力定量检测。3.4 发电机密封瓦漏油，在运行过程中密封油进入发电机内部，随着高速循环的氢气粘附在发电机各部件表面，渗入松动的定子边端铁芯，加剧了定子铁芯边端硅钢片之间的磨损与振动，导致松动与磨损程度加重。4 故障处理方案及处理情况4.1 查找
9、 3 根断裂的通风孔铜齿条，防止铜齿条掉入发电机铁芯内部，遗留隐患。经过多日查找,找到两个铜齿条，反复用压缩空气吹扫，用内窥镜检查铁芯通风孔及发电机端部绕组缝隙内部，未见第三根铜齿条残片，推断通过定子通风槽掉入了定子铁芯底部，无法取出，因不会对发电机运行造成直接危害，再未进行查找。4.2 对磨损部位进行清洗。先用棉布蘸上带电清洗剂，把发电机定子铁芯表面黑色油泥及杂质清理干净，然后使用压缩空气滤清器和气动喷枪，将带电清洗剂冲入松动铁芯的硅钢片之间，将硅钢片之间的油污和杂质冲出。注意：压缩空气压力小于 0.3Mpa，防止压力过大把铁心硅钢片间绝缘材料及表面漆皮冲走；在冲洗的时候配合用手沿铁心压指处
10、轻轻挤压松动的硅钢片，使藏匿在硅钢片间的油泥及杂质慢慢挤出，切勿用硬物剔除硅钢片间的杂质造成片间短路。对清洗干净的铁芯部分用热风枪进行干燥处理。4.3 进行定子铁芯铁损试验 (标准：GB/T 7064-2002，试验磁密 1.4T、试验时间 45min)。在整个试验过程中，用热像仪检查定子铁心内腔，没有发现任何铁心过热点，铁损试验符合国家标准要求，试验结果合格（折算到 1.0T 下，温升 4.3K，温差 0.8K，单位损耗 1.26W/kg） 。4.4 修复受损定子边端铁芯：4.4.1 测量定子铁芯励端#1#42、#29#30、#41#42 槽间第一档径向通风槽内断齿长度，用环氧酚醛玻璃布板配
11、制工字形通风齿条，并打入断齿风道位置处，然后在打入部位表面刷涂稀释的53841WC 环氧漆固化（见图 4） 。4.4.2 根据端部铁心齿顶松动情况，用环氧酚醛玻璃布板配制齿顶斜楔片，并将斜楔片楔入阶梯段铁心齿顶松动部位，然后在楔入部位表面刷涂稀释的 53841WC 环氧漆固化（见图 4） 。4.4.3 在无法用斜楔片楔入的细小缝隙处用稀释的 53841WC 环氧漆浇灌缝隙并固化。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气392（图 4）4.5 定子铁芯紧量检测：4.5.1 准备：4.5.1.1 去除汽端穿芯螺杆和定位螺杆油漆。4.5.1.2 去除励端定位螺杆油漆。4.5.1.
12、3 剪断夹紧环保险钢丝，松开夹紧环螺栓。4.5.2 检测：4.5.2.1 测量铁芯长度并记录。4.5.2.2 测量汽端穿芯螺杆及两端定位螺杆的伸出长度，并做好记录。4.5.2.3 在汽端圆周上下左右 900位置各检测四根穿芯螺杆和定位螺杆的预紧量并记录检测结果。4.5.2.4 在定子铁芯励端圆周上下左右 900位置检测四根定位螺杆的预紧量并记录检测结果4.6 铁芯紧量补偿4.6.1 铁芯预收紧：4.6.1.1 分析检测的铁芯紧量情况，并按以下步骤进行铁芯再收紧：4.6.1.2 全面清理汽端穿芯螺杆定位螺杆及螺母表面环氧漆。4.6.1.3 按 75%的额定预紧量收紧汽端穿芯螺杆。4.6.1.4
13、按 75%的额定预紧量收紧汽励二端定位螺杆。注: 1) 穿芯螺杆额定预紧量为 176000N，定位螺杆额定预紧量为 690N.M。2) 允许对胶木支架和胶木锥环局部进行打磨以保证液压拉伸器放置。4.6.2 铁芯再收紧：重复收紧穿芯螺杆和两端定位螺杆至 100%的额定力及额定力矩。4.6.3 铁芯紧量重复检验：使用环氧树脂绝缘块代替支撑铜齿条，塞紧硅钢片使用环氧树脂斜楔楔入硅钢片，表面用环氧树脂浇灌缝隙全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气3934.6.3.1 检查穿芯螺杆及两端定位螺杆预紧量，保证在 95%的额定预紧力及额定预紧力矩下螺母不发生转动。4.6.3.2 测量铁
14、芯齿部长度并记录。4.6.3.3 恢复螺杆保险：在螺母上平面的螺杆的第一圈螺纹的圆周 12001800 位置处用平头洋冲锁定螺母。4.6.3.4 夹紧环复位：收紧夹紧环并固定好钢丝。4.7 铁芯最终检查：4.7.1 检查穿芯螺杆及分块压板的绝缘电阻,测量结果 500 兆欧，合格。4.7.2 定子铁芯铁损试验 (标准：GB/T 7064 - 2002)：试验磁密 1.4T、试验时间 45min。在整个试验过程中，用热像仪检查定子铁心内腔，没有发现任何铁心过热点，铁损试验符合国家标准要求。4.8 分析密封瓦漏油原因，提高密封瓦安装工艺，采取有针对性的措施，防止发电机内部继续进油。4.9 由于上述处
15、理方案首次在国内 600MW 汽轮发电机上实施，建议该发电机运行一年左右后抽转子，对定子铁芯进行全面检查。5 处理结果发电机故障处理后，于 2007 年 12 月底投运，至今运行状况正常，端部铁芯四个测温点的铁芯温度变化趋势平稳，一般都保持在 60以下（标准：120） 。2009 年 1 月停机小修，发电机抽转子后检查，定子汽励两端密封瓦密封性能较好，发电机膛内无积油，处理过的边端铁芯未出现松动、磨损情况。此种修复方案能否保证发电机长周期安全稳定运行，不再重复发生定子铁芯松动、磨损故障，需要对修复后的发电机加强运行状况监测，采取有效的预控措施，防止发电机定子铁芯严重损坏事故的发生。6 经验反馈
16、及预防措施6.1 600MW 水氢氢发电机组在国内已有多台机组发生边端铁芯松动、磨损的问题，严重威胁发电机的安全稳定运行。建议设备制造厂家对发电机边端铁芯压紧方式从设计和制造工艺方面进行改进，从根本上消除设备隐患。6.2 新安装的发电机在投运前要进行铁芯预紧量检查，防止发电机定子铁芯在出厂时预紧量不够。在发电机经过初始阶段运行后，铁芯硅钢片表面绝缘涂层可能会更加吻合，使原设计铁芯预紧量有所下降，所以要在发电机运行一年左右时，检查铁芯穿心螺杆和定位螺杆的预紧量，如其预紧量低于规定值，可按原设计进行必要的预紧量补偿。6.3 重视发电机密封瓦漏油问题。该发电机在 2006 年 7 月机组大修时将损坏
17、的定子在返制造厂修复后，于 2007 年 3 月在其他电厂投入运行，至今并未发生铁芯松动或磨损的问题。而该发电机两次发生铁芯松动、磨损故障，均存在一个共同特征，就是密封瓦漏油严重。如果发电机轴瓦润滑油全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气394进行发电机内部，在运行过程中润滑油随着高速循环的氢气流动，粘附在发电机内各部件表面，对发电机部件造成腐蚀，严重时出现绝缘下降、氢气湿度高、连接紧固件松动，导致各部件之间的磨损和振动加剧。注释：1 哈尔滨大电机研究所教授级高工沈梁伟，东方电机股份有限公司教授级高工傅自清，广东中试所高级工程师杨家林，北京国华电力技术研究中心聂凤来、初正春，上海汽轮发电机厂顾守录、严斯熊。作者简介：杨永红（1978） ，男，本科学历，电力系统及其自动化专业，助理工程师，华能玉环电厂生产部电气一次点检专责，一直从事发电厂电气设备检修技术管理工作。联系地址：浙江省玉环县大麦屿华能玉环电厂生产部，邮编：317600，Email:，联系电话：0576-87177329（办公） ，13656567549（手机） 。
